- 진공관은 어떻게 작동합니까?
- 처음에는 다이오드가있었습니다.
- 좋은 오래된 Triode와 같은 것은 없습니다!
- 구조에 Tetrodes!
- Pentodes – 마지막 개척지?
- 다양한 유형의 진공관
과거의 유물로 좋은 오래된 튜브를 무시하고 싶을 수도 있습니다. 결국 영광스러운 전구의 금속 조각 몇 개가 오늘날의 트랜지스터와 집적 회로를 어떻게 지탱할 수 있습니까? 튜브는 가전 제품 매장에서 자리를 잃었지만 라디오 및 TV 방송, 산업용 난방, 전자 레인지, 위성과 같이 매우 높은 (GHz 범위) 주파수에서 많은 전력이 필요한 곳에서는 여전히 사용되지 않습니다. 통신, 입자 가속기, 레이더, 전자기 무기 및 방사능 측정기, X- 선 기계 및 오디오 애호가 증폭기와 같이 낮은 전력 수준과 주파수를 필요로하는 몇 가지 응용 분야.
20 년 전 대부분의 디스플레이는 진공관을 사용했습니다. 집 주변에도 몇 개의 튜브가 숨어있을 수 있다는 것을 알고 계셨습니까? 전자 레인지 의 중심 에는 마그네트론 튜브가 놓여 있거나 소켓에 있습니다. 그것의 임무는 오븐에 넣는 모든 것을 가열하는 데 사용되는 고전력 및 고주파 RF 신호를 생성하는 것입니다. 내부에 튜브가있는 다른 가정용 기기 는 새로운 평면 TV로 교체 한 후 다락방의 판지 상자에 놓일 가능성이 가장 높은 구형 CRT TV 입니다. CRT는 "음극선 관"의 약자-이 튜브는 수신 된 비디오 신호를 표시하는 데 사용됩니다. LCD 또는 LED 디스플레이와 비교할 때 상당히 무겁고 크고 비효율적이지만 다른 기술이 등장하기 전에 작업을 완료했습니다. 현대 세계의 많은 부분이 여전히 이것에 의존하고 있고, 대부분의 TV 송신기는 트랜지스터보다 고주파에서 더 효율적이기 때문에 전원 출력 장치로 진공관을 사용하기 때문에 그것에 대해 배우는 것이 좋습니다. 마그네트론 진공관이 없다면 값싼 전자 레인지는 존재하지 않을 것입니다. 반도체 대안은 최근에야 발명되었고 여전히 비싸기 때문입니다. 오실레이터, 앰프, 믹서 등과 같은 많은 회로는 튜브로 설명하고 작동 방식을보기가 더 쉽습니다. 클래식 튜브, 특히 3 극관은적은 수의 구성 요소로 바이어스하기가 매우 쉽고 증폭 계수, 바이어스 등을 계산합니다.
진공관은 어떻게 작동합니까?
일반 진공관 은 에디슨 효과 라고도 알려진 열 이온 방출 이라는 현상을 기반으로 작동 합니다.. 더운 여름날이 답답한 방에서 줄을 서서 기다리고 있다고 상상해보십시오. 그 길이에 따라 히터가있는 벽 옆에서 다른 사람들도 줄을 서서 누군가가 난방을 켜고 사람들은 집에서 멀어지기 시작합니다. 히터 – 그런 다음 누군가가 창문을 열고 찬 바람을 불어 넣어 모든 사람이 창문으로 이동하게합니다. 진공관에서 열 이온 방출이 발생하면 히터가있는 벽이 음극이고 필라멘트에 의해 가열되고 사람이 전자이고 창이 양극입니다. 대부분의 진공관에서 원통형 음극은 필라멘트 (전구의 음극과 크게 다르지 않음)에 의해 가열되어 음극이 양전하를 띤 양극에 끌리는 음극 전자를 방출하여 전류가 양극으로 흐르게합니다. 그리고 음극에서 (기억하십시오,전류는 전자와 반대 방향으로 이동합니다).
아래에서는 진공관의 진화에 대해 설명합니다: 다이오드, Triode, Tetrode 및 Pentode 와 Magnetron, CRT, X-ray Tube 등과 같은 일부 특수 유형의 Vacuume 튜브
처음에는 다이오드가있었습니다.
이것은 가장 단순한 진공관에 사용됩니다.– 필라멘트, 음극 및 양극으로 구성된 다이오드. 전류가 중앙에있는 필라멘트를 통해 흐르면서 전구처럼 가열되고 빛나고 열 복사를 방출합니다. 가열 된 필라멘트는 주변 원통형 음극을 가열하여 일 함수를 극복 할 수있는 충분한 에너지를 전자에 제공하여 공간 전하 영역이라고하는 전자 구름이 가열 된 음극 주위에 형성되도록합니다. 양전하를 띤 양극은 공간 전하 영역에서 전자를 끌어 당겨 튜브에 전류를 흐르게하는데 양극이 음극이면 어떻게 될까요? 전하 반발과 같은 고등학교 물리학 수업에서 알 수 있듯이 음극 양극은 전자를 반발하고 전류 흐름이 없습니다. 공기가 전자 흐름을 방해하기 때문에 이것은 모두 진공 상태에서 발생합니다. 이것이 다이오드를 사용하여 AC를 정류하는 방법입니다.
좋은 오래된 Triode와 같은 것은 없습니다!
1906 년 Lee de Forest라는 미국 엔지니어는 양극과 음극 사이에 제어 그리드라고하는 그리드를 추가하면 양극 전류를 제어 할 수 있다는 사실을 발견했습니다. Triode의 구조는 다이오드와 유사하며 그리드는 매우 미세한 모빌 데늄 와이어로 만들어집니다. 제어는 전압으로 그리드를 바이어스함으로써 달성됩니다. 전압은 일반적으로 음극에 대해 음의 값입니다. 전압이 음수가 높을수록 전류가 낮아집니다. 그리드가 음이면 전자를 밀어 내고 양극 전류를 감소시키고 양극 전류가 더 많이 흐르면 그리드가 작은 양극이되어 그리드 전류가 형성되어 튜브가 손상 될 수 있습니다.
3 극관 및 기타 "그리드 형"튜브는 일반적으로 그리드와 접지 사이에 높은 값의 저항을 연결하고 음극과 접지 사이에 낮은 값의 저항을 연결하여 바이어스됩니다. 튜브를 통해 흐르는 전류는 음극 저항에서 전압 강하를 일으켜 접지와 관련하여 음극 전압을 증가시킵니다. 음극은 그리드가 연결된 접지보다 높은 전위에 있기 때문에 그리드는 음극과 관련하여 음수입니다.
Triodes 및 기타 일반 튜브는 스위치, 증폭기, 믹서로 사용할 수 있으며 선택할 수있는 다른 용도가 많이 있습니다. 그리드에 신호를 적용하고 양극 전류를 조정하여 신호를 증폭 할 수 있습니다. 양극과 전원 공급 장치 사이에 저항이 추가되면 양극 저항과 튜브가 작동하기 때문에 증폭 된 신호를 양극 전압에서 꺼낼 수 있습니다. 전압 분배기와 유사하며 3 극관 부분은 입력 신호의 전압에 따라 저항을 변경합니다.
구조에 Tetrodes!
초기 3 극관은 낮은 이득과 높은 기생 커패시턴스로 어려움을 겪었습니다. 1920 년대에 첫 번째 그리드와 양극 사이에 두 번째 (스크린) 그리드를 배치하고 게인을 증가시키고 기생 커패시턴스를 낮추고 새로운 튜브를 tetrode라고 명명했습니다. 그리스어로는 4 (tetra) 방식 (ode, suffix)을 의미합니다.. 새로운 테트로드는 완벽하지 않았고, 기생 진동을 일으킬 수있는 2 차 방출로 인한 부정적인 저항을 겪었습니다. 2 차 방출은 2 차 그리드 전압이 양극 전압보다 높을 때 발생하여 전자가 양극에 부딪 히고 다른 전자를 녹아웃시키고 전자가 양극 스크린 그리드에 끌 리면서 양극 전류가 감소하여 추가로 손상 가능성이 증가합니다. 그리드 전류.
Pentodes – 마지막 개척지?
2 차 방출을 줄이는 방법에 대한 연구는 네덜란드 엔지니어 인 Bernhard DH Tellegen과 Gilles Holst에 의해 1926 년에 펜 토드를 발명했습니다. 스크린 그리드와 양극 사이에 서프 레서 그리드라고하는 세 번째 그리드를 추가하면 양극에서 녹아웃 된 전자를 다시 양극으로 밀어 냄으로써 2 차 방출의 영향을 제거하는 것으로 밝혀졌습니다. 음극. 오늘날 pentodes는 50MHz 이하의 송신기에서 사용됩니다. 송신기의 tetrodes는 오디오 애호가 사용은 말할 것도없고 최대 500MHz까지 잘 작동하고 최대 기가 헤르츠 범위의 triode로 작동합니다.
다양한 유형의 진공관
이러한 "일반"튜브 외에도 다양한 용도로 설계된 특수 산업 및 상업용 튜브가 많이 있습니다.
마그네트론
마그네트론 그러나 관의 양극과 강력한 두 자석 사이에 위치하는 모든 튜브 형상의 공진 캐비티와, 다이오드와 유사하다. 전압이 가해지면 튜브는 진동을 시작하고 전자는 양극의 공동을 통과하여 휘파람과 유사한 과정으로 무선 주파수 신호를 생성합니다.
엑스레이 튜브
X- 선 튜브는 의료 또는 연구 목적으로 X- 선을 생성하는 데 사용됩니다. 진공관 다이오드에 충분히 높은 전압을 가하면 X 선이 방출되고 전압이 높을수록 파장이 짧아집니다. 전자가 부딪히는 양극의 가열을 처리하기 위해 디스크 모양의 양극이 회전하므로 회전하는 동안 전자가 양극의 다른 부분에 부딪혀 냉각이 향상됩니다.
CRT 또는 음극선 관
CRT 또는 "Cathode-ray Tube"는 당시의 주요 디스플레이 기술이었습니다. 단색 CRT에서는 열음극 또는 음극 역할을하는 필라멘트가 전자를 방출합니다. 애노드로가는 길에 Wehnelt 실린더의 작은 구멍을 통과합니다. 실린더는 튜브의 제어 그리드 역할을하며 전자를 단단한 빔에 집중시키는 데 도움이됩니다. 나중에 그들은 여러 고전압 양극에 끌리고 집중됩니다. 튜브의이 부분 (음극, Wehnelt 실린더 및 양극)을 전자총 이라고합니다.. 양극을 통과 한 후 편향 판을 통과하고 튜브의 형광 전면에 영향을 주어 빔이 닿는 곳에 밝은 점이 나타납니다. 편향 판은 전자를 그 방향으로 끌어 당기고 밀어 냄으로써 스크린을 가로 질러 빔을 스캔하는 데 사용됩니다. 두 쌍이 있는데 하나는 X 축용이고 다른 하나는 Y 축용입니다.
오실로스코프 용으로 제작 된 소형 CRT로 Wehnelt 실린더, 원형 양극 및 문자 Y 모양의 편향 판을 (왼쪽에서) 명확하게 볼 수 있습니다.
여행 파관
이동 파 튜브는 크기가 작고 무게가 가볍고 고주파에서 효율이 높기 때문에 통신 위성 및 기타 우주선의 RF 전력 증폭기로 사용됩니다. CRT와 마찬가지로 뒷면에 전자총이 있습니다. "나선"이라고 불리는 코일이 전자빔 주위에 감겨 있고, 튜브의 입력은 전자총에 더 가까운 나선의 끝에 연결되고 출력은 다른 쪽 끝에서 가져옵니다. 나선을 통해 흐르는 전파는 전자빔과 상호 작용하여 여러 지점에서 속도를 늦추고 가속화하여 증폭을 유발합니다. 나선은 빔 포커싱 자석과 중앙의 감쇠기로 둘러싸여 있으며 증폭 된 신호가 입력으로 되돌아가 기생 진동을 일으키는 것을 방지하는 데 목적이 있습니다. 튜브 끝에 수집기가 있으며,3 극관 또는 5 극관의 양극과 비슷하지만 출력이 나오지 않습니다. 전자빔은 수집기에 영향을 미치고 튜브 내부의 이야기를 끝냅니다.
가이거-뮐러 튜브
가이거-뮐러 튜브는 방사선 측정기에 사용되며 한쪽 끝에 구멍이있는 금속 실린더 (음극)와 특수 가스로 채워진 유리 봉투 내부의 중간 (양극)에 구리선으로 구성됩니다. 입자가 구멍을 통과하여 잠시 동안 음극 벽에 충돌 할 때마다 튜브의 가스가 이온화되어 전류가 흐르게합니다. 이 충격은 미터의 스피커에서 특징적인 클릭으로 들릴 수 있습니다!